Che cos’è la camera d’espansione del motore

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La camera e lo scarico d’espansione furono inventati nel 1938 e poi prodotti con successo dall’ingegnere tedesco Limbach. Si tratta di dispositivi ideati per risparmiare carburantenei motori a due tempi, senza diminuire la potenza nelle prestazioni del motore stesso.
Dopo la seconda guerra mondiale la camera di espansione fu rivista e sviluppata nuovamente in Germania dell’Est da Walter Kaaden e per l’esattezza verso la metà degli anni ’50.

Uso della camera d’espansione

Il dispositivo è stato utilizzato fin dalla prima metà del 1900 nei motori diesel a testa calda dei trattori e delle macchine agricole, mentre in ambito sportivo venne utilizzato, a partire dal 1953, nei motori a due tempi sui mezzi della DKW. Nel 1955 Walter Kaaden sviluppò la ZPH, avviando gli studi sullo scarico a camera d’espansione con sfruttamento delle onde di pressione. Verso la fine degli anni 50, la ZPH divenuta MZ introdusse il concetto di travaso ausiliario, per sfruttare appieno il fenomeno delle onde di pressione.

Funzione della camera d’espansione

La camera d’espansione ha la funzione di controllare l’intervallo di risonanza delle onde di pressione allo scarico, creando le migliori condizioni di funzionamento del motore. In altre parole, il congegno ha la funzione di aspirare al proprio interno i gas combusti espulsi dal cilindro: grazie al primo tratto della camera di espansione, ovvero il cono divergente, si crea nel cilindro una depressione utilizzata per aspirare la carica fresca di miscelaaria-benzina-olio presente nella scatola del motore.
Atteso che una parte della carica fresca uscirà dallo scarico, tutta o parte di questa carica dovrà essere pompata nuovamente nel cilindro tramite un pistone pneumatico, per poter contribuire alla combustione e ridurre gli incombusti dello scarico. L’attività del pistone pneumatico si ottiene grazie all’onda di pressione creatasi precedentemente nella camera di espansione grazie alla sua parte terminale, chiamata cono convergente.

Per costruire una camera d’espansione, si effettuano calcoli e prove sperimentali per dimensionare i diversi elementi che la compongono. Lo studio del pistone pneumatico ha fatto raggiungere una pressione elevata allo scarico in fase di chiusura, che può avere un picco di 2,2 bar (nel regime di massima intonazione), ma che generalmente si attesta tra 1,2 e 1,5 bar per i motori fuori dal loro arco di funzionamento ottimale o per i motori ad ampio range di funzionamento senza alcun accorgimento allo scarico (valvole parzializzatrici o risuonatori in genere). Tale dinamica influisce anche sulla pressione interna del cilindro.

Ultima modifica: 14 Ottobre 2021